ivanov-ciganov2 (558065), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Регулировка постоянного напряжения иа нагрузке, достигаемая делителем напряжения или реостатом, включенным между выходом выпрямителя и нагрузкой, связана с большими потерями мощности. Свободным от этих недостатков янляется третий метод, основанный на управлении вентилями выпрямителя. В качестве управляемых вентилей в настоящее время применяются только т и р и с т о р ы. Они почти полностью вьпеснили более гроьюздкие и менее надежные тиратроны.

Тирнсторы имеют четырехслойную Р-п-р-п-структуру, моментом их включениЯ можно Управлать вспомогательным импУльсом тока, который подается на управляющий электрод и открывает л-р-переход, прилегающий к катоду. После открывания тиристора все его три.перехода сами смещаются в прямом направлении и он пропускает прямой ток.

Ток нагрузки, протекая через тнристор, создает такую большую концентрацию носителей заряда во всех его областях, что управляющие свойства тиристора теряются. При спадании тока до нуля, после рассасывания неосновных носителей в базовых областях, тнристор запирается и управляющие свойства восстанавливаются. Вольт-амперная характеристика тиристора (рис. 7.1, а) при небольших прямых токах (ев имеет несколько 7 /~3 ветвей, соответствующих различ- Я Е ным токам управляющего электрода ( .

Чем больше ток управляющего электрода, тем меньше напряжение включения тиристож гг я 7П 7тд ра О,. Если к аноду тиристора прикладывается переменное напряжение. с амплитудой, мень- Ф шей (7, „, то включение тири- а) ~и в~г ам %аак стора будет происходить лишь в момент подачи импульса тока ив управляющий электрод. Для включения требуется, чтобы Е г л амплитуда импульса была достаточной для снюкения напра- а7 женка включения (l„ до велн- Рис.

7.1 чины, меньшей, чем напряжение анод — катод тиристора О,. Выключение тирисгора, как уже говорилось, возможно лишь при снижении тока анода г„р до величины, меньшей тока отключения, который настолько мал по сравнению с прямым током тиристора, что его почти всегда считают равным нулю. 'В схеме, содержащей источник питания Е„тиристор Т и резистор Е (Рис. 7.1, б), возможны два устойчивых состояния, одно из которых соответствует открытому, а второе закрытому тиристору. Наложение выходной характеристики цепи резистор — источник на характеристики тиристора дает прямые токи отключенного (точка А) и включенного (точка Б) тиристора. Повышение напряжения источника от нуля до значения Е вызывает при („= О перемещение рабочей точки по нижней ветви характеристики до положения А.

Если теперь подать УпРавлЯющий импУльс тока с амплитУдой 7у, и с длительностью, достаточной для поддержания этого тока на время открывания тиристора. то рабочая точка перейдет скачком в положение Б, соответствующее открытому тиристору. Спад открывающего импульса тока в цепи управления не оказывает ,влияния на процессы в открытом тиристоре, его рабочая точка остается з положении Б. Восстановление управляющих свойств тиристора произойдет лишь при его обесточивании на время, большее времени зго закрывания.

В открытом состоянии тиристор способен пропускать очень большие токи (до нескольких сот ампер) и оказывает им малое сопротивление. В атом его достоинство. Применяя тирисгоры, следует иметь в виду, что скачкообразное изменение сопротивления в момент открывания чожет привести к очень большим броскам тока. Особенно велики зти 5роски в тех схемах, где ограничивающее ток сопротивление )7 шунтируется конденсатором. Разряд конденсатора на открывшийся тиристор может вывести его из строя. Позтому всегда для уменьшения бросков тока последовательно стиристором включаютдроссель. В выпрямительных схемах тиристоры гораздо лучше работают при е, ю л омической нагрузке или при нагрузке, начинающейся с индуктивносги.

Хотя встречаются и схемы с нагрузкой, начинающейся с емкости. а! В управляемый выпрямитель тиристор включается как обычный е вентиль, а к его управляющему электроду подводятся от цепи управления (ЦУ) импульсы, включаюшие тирисгоры с запаздыванием на угол и, по отношению к выпрямляемому напряжению (рнс.

7.2, а). Через тиристор 7„включивший- а„ бl ся в момент, соответствуюший вГ = Рис. 7.2 = а (рис. 7.2, б), иа выход выпрямителя передается напряжение первой фазы вторичной обмотки е„. При ы! ) и напряжение е„становится отрицательным, однако тиристор Т, запереться не может, так как зто привело бы к обрыву тока, протекающего через дроссель Е. Индукгивность дросселя Е выбирается большей критической и в нем поддерживаегся непрерывный ток.

Позтому в те моменты, когда ем отрипагельно, на дросселе й наводится э, д. с. самонндукш1нс полярностью и величиной, обеспечивающими напряжение на катоде Ты меньшее, чем е„. Тиристор остается открытым. Нужная полярность э. д. с. самоиндукции возникает при уменьшающемся токе дросселя, а последний уменьшается из-за отрицательного мгновенного значения е„. При ыГ == и + а открывается тиристор Т.„через который на выход передается напряжение е„, являющееся на данном агапе положительным.

Ток дросселя переходит на вторую фазу, а тнристор Т„оказавшись обесточенным и смещенным в обратном направлении, запирается и т. д. Таким образом, напряжение на выходе выпрямигеля еь создается лишь теми частямн напряжений вторичных полуобмоток ем и е„, которые соответствуют открытым тиристорам. Эти части заштрихованы на рис. 7.2, б. Ряс. 7.3 1 1' ~от г ое 1 ге=- — о,ь ~ (ем — Е,) е(го(+с= '~ ~ — соэ го( — ~ — ) 2 сохи)+е.

(7.3) Напряжение на нагрузке, получающееся почти равным постоянной состанлякяпей напряжения ео, подводимого к фильтру ЕС, будет расти при уменьшении угла и и спадать при его увеличении. Таким образом, напряжение на нагрузке в тиристорном выпрямителе определяется не только амплитудой подводимого напряжения, но и углом отставания управляющих тиристорами импульсов и. Регулировка выпрямленного напряжения, достигаемая изменением фазы управляющих импульсов, не связана с гашением избытка мощности в самом регулируемом выпрямителе, что является основным его достоинством.

Схемы выпрямления с тирисгорами такие же, как у обычных выпрямителей. Основное внимание в этом разделе будет уделено двухфазным схемам выпрямителей. Будем для простоты считать падение напряжения на открытом тиристоре много меньшим выпрямленного напряжения, а токи утечки (прямой ток при закрытом тиристоре и обратный ток при отрицательном напряжении) малыми по сравнению с током нагрузки. Это позволит г пренебречь в расчетах малыми величинами, т.

е. считать тиристор идеальным, у которого прямое паде- Е ние напряжения в режиме насыщения, + прямой и обратный токи утечки, а также ток отключения равны нулю. ~) егг ч; Такие упрощения не приведут к большой погрешности, так как ток через вентиль схемы определяется сопротивлением нагрузки, а ие фазы. По этой же причине можем считать идеальными дроссель Е и трансформатор, т. е.

пренебречь нндуктивностями рассеяния п омическими сопротивлениями их обмоток. Сначала рассмотрим одну первую фазу регулируемого выпрямителя (рис. 7.3, а). Нагрузку выпрямителя будем считать состоящей из индуктивности Е и конденсатора С, образукядих фильтр, и омического сопротивления гг. Положим выходное напряжение постоянным и равным Е,. Исходя из графика рис. 7.2; б напряжение ч+ ч аКч Ео — — — ~ еойго(=- — ~ Ег з(п <о(г(гог= — '~ сози. (7.1) Здесь принято, что в силу идеальности трансформатора и вентиля напряжение е, совпадает с э. д. с.

первой фазы трансформатора е„на интервале и.с'со( ~к+ и: ео=е . (7.2) Падение напряжения на дросселе ь равно разности напряжений е„ и Е, и, следовательно, его ток . Постоянную интегрирования с найдем из условия баланса для постоянных составляющих токов. Среднее значение тока 1г на интер вале а -ь а + а должно быть равно току нагрузки. Подставив найденное таким образом значение а в (7.3), получим ~г= — [(и+ 2п) соз к — и сов от — 2з(п а — 2И сов а)+ — '. (7.4) жЖ Н ' Задав выпрямленное напряжение в виде (7.2), предположили, что тиристор каждой из фаз открыт до тех пор, пока не вступит в работу следующая фаза.

Однако зто будет верно лишь в том случае, если ток дросселя к моменту открывания вентилй следующей фазы положителен и напряжение, получаемое в момент включения с включаю- щейся фазы, больше напряжения на конденсаторе. Последнее условие выполняется при х ) 32,5' и обеспечивает рост тока дросселя сразу же после включения тиристора. Подставив в (7.4) гав = и + а, запишем это условие: — ( — ~) гбп а+ --'- ~ О. (7,5) Тйк как Е„определяется выражением (7.Ц, условие непрерывности тока в дросселе можно записать иначе: ыЬЯ)(йи.

Характеристики

Список файлов книги